Strona się ładuje... Czas ładowania zależy od szybkości Twojego połączenia internetowego!

Hydrostatyczny Pomiar Poziomu – Niezależnie od Warunków Klimatycznych wg Anderson-Negele

W aplikacjach napełniania często stosowane hydrostatyczne przetworniki poziomu. Niestety wraz z ich stosowaniem zdarza się czasami niepądane zjawisko, jak pływanie sygnału, a co za tym idzie niestabilność pomiaru. Zjawisko to występuje we wszystkich hydrostatycznych przetwornikach poziomu, niezależnie od producenta. W poniższym artykule przedstawiamy powody niepożądanych zachow przetworniw hydrostatycznych, oferując najlepsze rozwiązanie tego problemu.

Przyczyny uszkodz czujniw problemy w aplikacjach poziomu z hydrostatycznymi przetwornikami poziomu.

Dalsza analiza pokazuje, że z reguły problemy wykazują te czujniki, które mierzą medium o niskiej temperaturze w bardzo wilgotnych warunkach otoczenia. Często takie warunki występują w mleczarniach i browarach. Co jest powodem tych problemów i błędów?

Hydrostatyczny przetwornik poziomu LAR-361 firmy Negele Messtechnik

Hydrostatyczny przetwornik poziomu LAR-361 firmy Anderson Negele Messtechnik

Aby odpowiedzieć na to pytanie koniecznym jest zrozumienie zasady pomiaru hydrostatycznego. W pierwszej kolejności czujnik poziomu jest montowany w dnie zbiornika. Membrana czujnika jest obciążona medium czyli jego wysokością w zbiorniku jak również ciśnieniem powietrza. Ogólnie ciśnienie powietrza zmienia się wraz ze zmianą wysokości pomiaru nad poziomem morza, lecz bardzo istotne zmiany w ciśnieniu powietrza zachodzą także w zależności od warunków atmosferycznych. Z tej przyczyny te zmiany i różnice powinny być kompensowane w sposób ciągły. Poniższy przykład ukazuje potrzebę tej kompensacji: 3 metrowy zbiornik z mlekiem, doprowadzenie ciśnienia atmosferycznego, obciążenie membran300mbar. Pomiędzy wysokim i niskim ciśnieniem atmosferycznym może zdarzyć się różnica nawet 50mbar, co może oznaczać błąd pomiaru 16%. 

Na rynku istnieją dwa typy czujników, pracujących niezależnie od warunków otoczenia:

1. cela pomiarowa z wypr. kapilarą kompensacyjną do kompensacji ciśnienia atmosferycznego oraz

2. uszczelniona membrana z filtrem Gore-Tex

Podstawa pomiaru względnego

Rys. 1: Podstawa pomiaru względnego

W przypadku celi pomiarowej ciśnienia względnego z kompensacją ciśnienia atmosferycznego, to cienka rurka doprowadza ciśnienie otoczenia do membrany pomiarowej. Ponieważ w tym przypadku ciśnienie atmosferyczne jest stosowane po obu stronach membrany, pod uwagę brane jest tylko ciśnienie poziomu medium (hydrostatyczne), które przyczynia się do wartości sygnału wyjściowego z przetwornika (rys. 1).

W innej metodzie, używającej uszczelnionej celi pomiarowej ciśnienia względnego z zabudowanym filtrem Gore-Tex, jedna membrana wykonuje pomiar ciśnienia hydrostatycznego i pomiar ciśnienia atmosferycznego.

Obie metody mają jednak krytyczną wadę: nie może być zapobiegnięte przenikanie gazowej pary wodnej przez membranę pomiarową. Szczególnie problem powstaje przy warunkach eksploatacyjnych, gdzie medium ma niską temperaturę a na zewnątrz zbiornika występuje wilgoć: para przechodzi przez element filtra Gore-Tex i kondensuje się gdy tylko temperatura spadnie poniżej wartości punktu rosy. Niestety miejscem kondensacji jest cela pomiarowa przetwornika. Ponieważ proces kondensacji rozszerza się, pewna ilość wody zbiera się w celi pomiarowej. Wilgoć wewnątrz komórki pomiarowej powoduje pływanie sygnału wyjściowego, wahanie się mierzonej wartości co w końcu prowadzi do uszkodzenia celi pomiarowej przetwornika (zdjęcie 1).

Czujniku poziom LAR-361

Zdjęcie 1: Kondensacja przy czujniku poziomu LAR-361

Najprostszym rozwiązaniem, niełatwym dla użytkownika, jest ograniczenie dopuszczalnej wilgotności otoczenia do wartości 80% wilgotności względnej, podanej przez kilku producentów. Drugim rozwiązaniem, niezbyt praktycznym, jest sugestia doprowadzenia rurki kompensacyjnej do suchego pomieszczenia, w celu wyrównania z ciśnieniem atmosferycznym.

Anderson Negele wprowadza nowy standard

W nowym przetworniku poziomu hydrostatycznego LAR-361, wewnętrzny system pomiarowy jest hermetycznie zamknięty a przenikanie jakichkolwiek gazów jest absolutnie niemożliwe.

Cela pomiarowa LAR-361 nadal kompensuje ciśnienie atmosferyczne powietrza, lecz zapobieganie problemowi kondensacji. Zostało to rozwiązane prostym sposobem: ciśnienie powietrza oddziałuje na drugą celę pomiarową i jest przenoszone przez rurkę wypełnioną olejem na tył celi pomiarowej ciśnienia procesowego. Jak opisano powyżej, sygnał pomiarowy jest dostarczany jedynie przez ciśnienie hydrostatyczne, które nas interesuje. Specjalna cechą tych przetworników jest to że cela ciśnienia powietrza atmosferycznego i cela pomiarowa ciśnienia procesowego hermetycznie uszczelnione i połączone ze sobą. Wyłącza to możliwość przedostania się jakiejkolwiek wilgoci do czułego punktu przetwornika jakim jest cela pomiarowa. Wilgoć jako problem atakuje przetwornik, jednakże bez jakiegokolwiek skutku. Olej mineralny, zgodny z zatwierdzeniem FDA służy jako medium do przeniesienia sygnału (rys. 2).

Hermetycznie zamknięta podwójna membrana w czujniku LAR-361

Rys. 2: Hermetycznie zamknięta podwójna membrana w LAR-361

Cela pomiarowa posiada dopasowane czujniki temperatury, przeznaczone do kompensacji temperatury, która jest wymagana w tego typu aplikacjach. Dlatego też przetwornik może pracować we wszystkich wilgotnych i mokrych warunkach instalacji, wewnętrznych i zewnętrznych, gdzie konwencjonalne przetworniki mają bardzo ograniczoną żywotność.

Typowe obszary aplikacji i działania.

Generalnie przetworniki LAR-361 przeznaczone są dla wszystkich aplikacji pomiaru poziomu hydrostatycznego, których ważniejszym parametrem jest wysoka stabilność długoterminowa i długi okres bezawaryjnej eksploatacji niż możliwie jak najniższa cena.

Idąc dalej, bardzo duży obszar aplikacji gdzie powstaje kondensacja na czujniku znajduje się w mleczarniach i browarach, a powstaje to od medium mierzonego o niskiej temperaturze i ciepłego, wilgotnego środowiska otoczenia.

Obok mediów przechowywanych w zbiornikach buforowych, zbiornikach magazynowych i rezerwowych, te same warunki kondensacji mają miejsce w przypadku zbiorników umieszczonych na zewnątrz, tak jak to ma miejsce m.in. w browarach, mleczarniach, zakładach wody mineralnej itp.

W tego typu aplikacjach widoczna jest stabilność LAR-361 oraz poprawność przeprowadzanych pomiarów.

Inne obszary aplikacji

Przetworniki LAR-361 mogą być też stosowane w wielu innych aplikacjach m.in. pomiar zawartości w zbiornikach z bardzo gorącym produktem np. przy produkcji konserw które muszą być gotowane lub np. przy przygotowaniu produkcji brzeczki piwnej w browarach. Standardowo przetworniki posiadają kompensację temperatury do około 80°C, co powoduje dramatyczne pogorszenie dokładności przy wyższych temperaturach. Przetworniki LAR-361 posiadają kompensację do 120°C; co zapewnia odporność do 130°C bez pogorszenia dokładności. Przetworniki mogą być bez problemu sterylizowane w temperaturze do 140°C przez 30 minut.

Inne cechy przetworniw LAR-361

Membrana ze stali nierdzewnej, Ra<0,4µm

IP69K, zapewniający ochronę przed wysokim ciśnieniem strumienia wody i pary czyszczącej

Prosta adaptacja do każdego procesu dzięki szerokiej gamie przyłączy procesowych i adapterów

Podsumowanie

Przetwornik poziomu hydrostatycznego LAR-361 wykonany jest całkowicie ze stali nierdzewnej, oferując zakresy pomiarowe od 0…4bar, umożliwiając nastawę wymaganego zakresu pomiarowego, dostosowanego do parametrów zbiornika. LAR-361, jak każdy przyrząd Anderson Negele, spełnia najbardziej rygorystyczne wymagania higieniczne i jest kompatybilny z procesem czyszczenia CIP-/SIP. Posiada aprobaty i zatwierdzenia EHEDG, 3A i FDA.

Zostaw komentarz